REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD DEL ZULIANCLEO COSTA ORIENTAL DEL LAGOPROGRAMA DE INGENIERAUNIDAD CURRICULAR: MAQUINAS ELECTRICASPROFESOR: ELVIS COVA

MOTORES Y GENERADORES

Realizado por:Agdiel Castillo Wilmer Quiroz c.i.20623300Andres Aldana c.i. 21428272Eduardo Alcala c.i.19831523

Cabimas, octubre 2013

INTRODUCCINSon un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energa mecnica en elctrica, o a la inversa, con medios electromagnticos. A una mquina que convierte la energa mecnica en elctrica se le denomina generador, alternador o dnamo, y a una mquina que convierte la energa elctrica en mecnica se le denomina motor.Los generadores de corriente continua son las mismas mquinas de corriente continua cuando funcionan como generadores. Son mquinas que producen energa elctrica por transformacin de la energa mecnica. Como se deca antes, un generador simple sin conmutador producir una corriente elctrica que cambia de direccin a medida que gira la armadura. Este tipo de corriente alterna es ventajosa para la transmisin de potencia elctrica, por lo que la mayora de los generadores elctricos son de este tipo.

ESQUEMAINTRODUCCIN

DE CORRIENTE CONTINUA PARTES Y COMPONENTES CLASIFICASCION DE LOS GENERADORES SEGN SU EXCITACIN PERDIDAS Y EFICIENCIA EN UNA MAQUINA DE CC MOTOR CC PAR MOTOR CIRCUITO EQUIVALENTE REGULACIN DE VELOCIDAD TIPOS DE MOTORES DE CCDE CORRIENTE ALTERNA MOTORES DE INDUCCIN DESLIZAMIENTO FRECUENCIA DEL ROTOR MOTORES SINCRONICOS TIPOS DE MOTORES MONOFSICOS DE CA

BIBLIOGRAFA

DE CORRIENTE CONTINUAPARTES Y COMPONENTES Inductor: es uncomponentepasivo de uncircuito elctricoque, debido al fenmeno de laautoinduccin, almacenaenergaen forma decampo magntico. est constituido normalmente por una bobina deconductor, tpicamentealambre o hilo de cobre esmaltado. Existen inductores con ncleo de aire o con ncleo hecho dematerial ferroso(por ejemplo,acero magntico), para incrementar su capacidad de magnetismo. Es la parte de la mquina destinada a producir un campo magntico, necesario para que se produzcan corrientes inducidas, que se desarrollan en el inducido. Y consta de las siguientes partes: Devanado inductor:Es el conjunto deespirasdestinado a producir el flujo magntico, al ser recorrido por lacorriente elctrica. Culata:Es una pieza de sustancia ferromagntica, no rodeada por devanados, y destinada a unir lospolosde la mquina. Pieza polar:Es la parte del circuito magntico situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el ncleo y la expansin polar. Ncleo:Es la parte del circuito magntico rodeada por el devanado inductor. Expansin polar:Es la parte de la pieza polar prxima al inducido y que bordea al entrehierro. Polo auxiliar o de conmutacin:Es un polo magntico suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutacin. Suelen emplearse en las mquinas de mediana y gran potencia. Escobillas: Son piezas conductoras destinadas a asegurar, por contacto deslizante, la conexin elctrica de un rgano mvil con un rgano fijo. Cojinetes: Son las piezas que sirven de apoyo y fijacin del eje del inducido. Entrehierro: Es el espacio comprendido entre las expansiones polares y el inducido; suele ser normalmente de 1 a 3 mm, lo imprescindible para evitar el rozamiento entre la parte fija y la mvil.

rotores el componente que gira (rota) en una mquina elctrica, sea sta unmotoro ungenerador elctrico. Junto con su contraparte fija, elesttor, forma el conjunto fundamental para la transmisin de potencia en motores y mquinas elctricas en general. est formado por unejeque soporta un juego debobinasarrolladas sobre un ncleo magntico que gira dentro de uncampo magnticocreado bien por unimno por el paso por otro juego de bobinas, arrolladas sobre unas piezas polares, que permanecen estticas y que constituyen lo que se denomina esttor de unacorriente continuaoalterna, dependiendo del tipo de mquina de que se trate. colector: consiste en una corona circular conductiva montada en un eje y aislada de l. Las conexiones elctricas desde la parte rotativa del sistema, como el rotor de un generador, son hechas hasta el anillo. Las conexiones fijas oescobillasestn en contacto con el anillo, transfiriendo la energa elctrica del exterior, a la parte rotativa del sistema.CLASIFICACION SEGN EXCITACIN Elmotor serieomotor de excitacin en serie, es un tipo demotor elctricodecorriente continuaen el cual el inducido y el devanado inductor o de excitacin van conectados en serie, El voltaje aplicado es constante, mientras que el campo de excitacin aumenta con la carga, puesto que la corriente es la misma corriente de excitacin. El flujo aumenta en proporcin a la corriente en la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad cae a medida que aumenta esa carga.Las principales caractersticas de este motor son:- Se embala cuando funciona en vaco, debido a que la velocidad de un motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la misma que en el inducido.- La potencia es casi constante a cualquier velocidad.- Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensin de alimentacin, ya que un aumento de esta provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la fuerza contraelectromotriz, estabilizndose la intensidad absorbida Unmotor compound(omotor de excitacin compuesta) es unMotor elctricodecorriente continuacuya excitacin es originada por dos bobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivacin con el circuito formado por los bobinados: inducido, inductor serie e inductor auxiliar.Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura.El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura vara, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie se conecta de manera tal que su flujo se aade al flujo del campo principal shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como compound acumulativo.Esto provee una caracterstica de velocidad que no es tan dura o plana como la delmotor shunt, ni tan suave como la de unmotor serie. Un motor compound tiene un limitado rango de debilitamiento de campo; la debilitacin del campo puede resultar en exceder la mxima velocidad segura del motor sin carga. Los motores de corriente continua compound son algunas veces utilizados donde se requiera una respuesta estable deparconstante para un rango de velocidades amplio.El motor compound es un motor de excitacin o campo independiente con propiedades de motor serie. El motor da un par constante por medio del campo independiente al que se suma el campo serie con un valor de carga igual que el del inducido. Cuantos ms amperios pasan por el inducido mas campo serie se origina, claro est, siempre sin pasar del consumo nominal. Elmotor shuntomotor de excitacin en paraleloes unmotor elctricodecorriente continuacuyo bobinadoinductorprincipal est conectado en derivacin o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar.Al igual que en losdinamosshunt, las bobinas principales estn constituidas por muchas espiras y con hilo de poca seccin, por lo que laresistenciadel bobinado inductor principal es muy grande.En el instante del arranque, el par motor que se desarrolla es menor que el motor serie, (tambin uno de los componentes del motor de corriente continua). Al disminuir la intensidad absorbida, el rgimen de giro apenas sufre variacin.Es el tipo de motor de corriente continua cuya velocidad no disminuye mas que ligeramente cuando el par aumenta. Los motores de corriente continua en derivacin son adecuados para aplicaciones en donde se necesita velocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango apreciable de velocidades (por medio del control del campo). El motor en derivacin se utiliza en aplicaciones de velocidad constante, como en los accionamientos para los generadores de corriente continua en los grupos motogeneradores de corriente continua.

CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN GENERADOR DE CC.un circuito equivalente contiene elementos pasivos y lineales. El circuito equivalente delgenerador de corriente continuaes casi igual al de unmotor CC., solo que en este caso la corriente de excitacin no entra, sino que sale. La tensin de salida se obtiene con ayuda de laley de tensiones de Kirchoff. Vg = Vb - (Ia x Ra), Donde:- Vb = Fuerza contra electromotriz del motor (FCEM)- Ia = Corriente de excitacin- Ra = Resistencia del devanadoSi unmotor de corriente continua aprovecha, la fuerza que seproduce sobre un conductor, para poder girar, elgeneradorde corriente continua por el principio recproco, aprovecha el movimiento de giro delconductorpara que sobre el (el conductor) se induzca una tensin.- En unmotor, la corriente que circula por un conductordel motorhace que este se mueva. En ungenerador, cuando un conductor se mueve seproducesobre el, la circulacin de unacorriente elctrica.Si elgeneradorno est cargado (no hay nada conectado la los terminales de salida), Ia es casi cero (0). La tensin de salida Vg y la tensin Vg (fuerza electromotrizdel motor) son iguales, debido a que no hay cada en la resistencia Ra. er ecuacin anterior.La velocidad delgeneradorser: Vb/K rpm (revoluciones por minuto)donde:- K = constante de FCEM- Vb = Fuerza contra electromotrizdel motor(FCEM)PRDIDAS EN MQUINAS DE C.C.

Las mquinas de C.C. son conversores de energa elctrica a mecnica y viceversa muy Eficientes, sin embargo su rendimiento no alcanza el 100% debido a la no-idealidad de los elementos que la constituyen.

Esto implica que, en la prctica, es necesario definir un parmetro de eficiencia a partir de la siguiente relacin: O equivalentemente: Los objetivos de diseo se encuentran orientados a maximizar la eficiencia de cada mquina para la caractersticas nominales a las cuales ha sido diseada, sin embargo, existen perdidas que no son factibles de eliminar : perdidas elctricas , perdidas mecnicas y perdidas magnticas.A) Perdidas elctricas Las perdidas elctricas son aquellos productos de las resistencias de los enrollados (perdidas en el cobre) y perdidas en los contactos elctricos (perdidas en las escobillas).Las prdidas en el cobre se producen tanto en el campo como en el inducido y se puede calcular como:

Donde :Pcampo Pinducido : son las perdidas en el campo e inducido respectivamenteIc Ia : son las corrientes de campo e inducido respectivamente.Rc Ra ; son las resistencias de campo e inducido respectivamente Por su parte, las prdidas en las escobillas se calcula como:

Donde:Pescobilla : es la potencia perdida en la escobillas.Ia : es la corriente de armaduraVescobilla: es el voltaje que cae en las escobillas. El cual es , en general constante para el amplio rango de operacin ( se asume en un vale de 2[B])

Particularmente en modelos mas simplificados, no se consideran las perdidas en las escobillas sino solamente las partculas de Joule por concepto de R*I2 .

B) Prdidas mecnicas.

Las prdidas mecnicas estn asociadas a las prdidas por concepto de roce entre las partes Mviles de la mquina (rodamientos, etc.) y entre la mquina y el aire. Las prdidas Mecnicas son una funcin cbica de la velocidad de rotacin de la mquina.

C) Prdidas magnticas.

Las prdidas en el ncleo (estudiadas en captulos anteriores) se manifiestan principalmente

En las prdidas por el ciclo de histresis del material ferro magntico y por corrientesParsitas de Foucault.

Adicionalmente a las prdidas anteriores, existen otros tipos de prdidas cuyos orgenes noSe explican necesariamente por los efectos ya mencionados. En general estas prdidas se Agrupan como prdidas adicionales y se les asigna un valor cercano al 1% de la potencia Nominal de la mquina.

MOTOR DE CORRIENTE CONTINA

Los motores elctricos convierten la energa elctrica en energa mecnica. As, la Corriente elctrica tomada de la red recorre las bobinas o devanados del motor, en Cuyo interior se crean campos magnticos que generan fuerzas que impulsan el Movimiento de rotacin de la parte mvil del motor (rotor). La mayora de las maquinas de corriente continua son semejantes a las maquinas de corriente alterna ya que en su interior tiene corrientes y voltaje alterna.Las maquinas de corriente continua tiene corriente continua sono en su circuito exterior debido a la exitencia de un mecanismo que convierte los voltajes internos en corriente alterna en voltaje corriente continua en los terminales

Par motorEl par motor o torque es el momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de transmisin de potencia. La potencia desarrollada por el par motor es proporcional a la velocidad angular del eje de transmisin.El par motor se expresa en Newton por metro (N.m) y se relaciona al igual que la potencia con las revoluciones a las que se alcanza su valor mximo.El par motor al igual que la potencia se mide en un aparato denominado Banco de Potencia, que segn el tipo de modelo, permite medir dichos valores sobre la rueda del vehculo o sobre el motor desmontado:Medicin de la potencia y el par motor sobre un banco de rodillos (Potencia en la rueda)

Medicin de la potencia y el par motor sobre un banco de motor (Potencia en el eje de salida)

CIRCUITO EQUIVALENTE Desde el punto de viste elctrico, cuando la mquina de C.C funciona en carga, la tensin a la salida (tensin en bombas) difiere de la existencia en su funcionamiento en vacio.Este circuito elctrico equivalente es el que se indica a continuacin.

DE CORRIENTE ALTERNA.REGULACION DE VELOCIDAD.Motores en derivacin: para cambiar la velocidad de un motor sin modificar su construccin se deben variar dos factores: la fuerza contraelectromotriz E y el flujo .Control de la resistencia de la armadura. La fuerza contraelectromotriz E=V- donde V es el voltaje en las terminales, supuesto constante. debe ser pequea, a fin de que el aumento de la temperatura de la armadura pueda mantenerse dentro de los limites permisibles. En estas condiciones, el cambio de velocidad con la carga es pequeo. Si se intercala un resistor externo en el circuito de armadura, puede hacerse que la fuerza contraelectromotriz E disminuya con rapidez al aumentar la carga es decir; donde R es la resistencia externa. El resistor externo debe intercalarse solo en el circuito de armadura. Las ventajas de este mtodo son su sencillez, el momento de torsin del motor se desarrolla con cualquier velocidad y que el mtodo no introduce dificultades con la conmutacin. Sus desventajas son la regulacin de la velocidad aumentada con el cambio de carga, la baja eficiencia, en particular con bajas velocidades, y el hecho de que se deben disipar las prdidas de potencia un tanto grandes en el resistor conectado en serie.Este mtodo se utiliza con frecuencia para regular la velocidad de los ventiladores, en los cuales la demanda de corriente disminuye con rapidez cuando se reduce la velocidad.Control por cambio de voltaje aplicado. El control de velocidad por este mtodo se logra mediante varios conductores principales (por lo general cuatro) que se mantienen a diferentes voltajes, para conectar el motor.El campo de derivacin del motor suele ser permanente y est conectado con un par de los conductores principales y el circuito de armadura se suministra con un controlador, por medio del cual el operador puede contactar con facilidad la armadura en cualquier par de conductores principales. Este sistema permite tener una serie de velocidades distintas, con mucha diferencia entre ellas; por lo general requiere el uso combinado de un control de resistencia de campo para obtener las velocidades intermedias. Las desventajas de este mtodo es que es costoso, requiere varios generadores un tablero de control un tanto complicado y un buen nmero de conductores para el servicio. El sistema se usa poco en talleres mecnicos y mucho para arranque y control de velocidad en los ascensores de corriente cc.Control de cambio por del flujo de campo. la velocidad es inversamente proporcional al flujo, el flujo puede cambiarse ya sea con la variacin de la corriente de los campos en derivacin o con la variacin de la reluctancia del circuito magntico. La variacin de la corriente del campo en derivacin es el mas sencillo y eficiente de todos los mtodos de control de velocidad.Con el motor comn puede obtenerse una variacin de velocidades 1.5 a 1.0 con este mtodo. Si se intenta obtener relaciones mayores, habr severo chisporroteo en las escobillas debido a la deformacin del campo ocasionada porque la fuerza magnetomotriz de la armadura se vuelve intensa, en comparacin con el campo debilitado del motor. No obstante pueden obtenerse razones de velocidad de 1.5 y mayores, con motores que tienen polos de conmutacin. Este mtodo es eficiente, adems para cualquier ajuste dado en la velocidad la regulacin de la velocidad es excelente, lo cual constituye otra ventaja. Debido a su sencillez, eficiencia y excelente regulacin el control de la velocidad por medio de la corriente de campo es con mucho el mtodo ms comn. La potencia de salida permanece constante cuando el campo se debilita de manera que el momento de torsin de salida varia inversamente con la velocidad del motor.Control de velocidades en motores en serie.El motor en serie fundamentalmente es de velocidad variable y la velocidad tienen grandes variaciones, desde sin carga hasta plena carga y ms. . segn el mtodo puede cambiarse la velocidad para cualquier valor de flujo o de corriente, variando el voltaje aplicado. Por tanto, la velocidad puede controlarse intercalando resistencias en serie con el motor. Este mtodo que viene siendo el mismo que el mtodo de control de resistencia de la armadura para los motores en derivacin, tiene las mismas objeciones de baja eficiencia y regulacin deficiente con cargas fluctuantes. Se utiliza bastante para controlar la velocidad de motores de malacates y gras.TIPOS DE MOTORES CC.Los motores de corriente continua funcionan segn el principio de que un conductor por el cual circula una corriente y se encuentra dentro de un campo magnetico, tendera a moverse en angulos rectos con ese campo. el generador ordinario de corriente continua operara en forma enteramente sastifactoria como motor y tendr la misma capacidad nominal. Los conductores del motor giran en un campo magnetico y por tanto debern generar una fem igual que el generado.Motor en derivacin.En el motor en derivacin el flujo es sustancialmente constante e esde 2 a 6% de v. por tanto, la velocidad solo tiene una ligera variacin con la carga, por lo cual el motor se adapta para trabajo que requiere velocidad constante. La regulacin de la velocidad de los motores de velocidad constante es se define por la norma ANSI/IEEE Std.100-1977 en el standard dictionary of electrical and electronic terms.En estos motores el momento de torsiones es prcticamente proporcional a la corriente de la armadura. El motor es capaz de desarrollar el momento de torsin a plena carga y mas elevado al arranque; pero el arrancador normal no est diseado para soportar la corriente necesaria para el arranque con carga. Si provisto con resistores adaptados para soportar la corriente necesaria sin sobrecalentarse. Tambin puede utilizarse un controlador para arranque con carga.Los polos de conmutacin han mejorado de tal forma posible usar un entrehierro mucho mas corto que en maquinas antiguas. Debido a que con el entrehierro mas corto se requieren menos ampervueltas en los devanados de campos, la armadura se magnetiza con intensidad con respecto al campo. por ello una sobrecarga repentina podra debilitar el campo por la reaccin de la armadura y ocasionar un aumento en la velocidad; el efecto puede volverse acumulativo y el motor se desbocara. Para impedirlo los motores modernos en derivacin suelen estar provistos con un devanado estabilizador que consta de unas cuantas vueltas sobre el devanado el campo en serie con la armadura y que ayuda sobre el devanado de derivacin. El aumento resultante de los ampervueltas del campo segn la carga compensara con creces cualquier debilitamiento del campo por la reaccin de la armadura. Las vueltas en serie son tan pocas, que no tienen efecto apreciable de composicin. El motor en derivacin se utiliza para impulsar ejes de transmisin para velocidad constante, en maquinas-herramienta, etc. Como su velocidad puede variarse en forma eficiente, es til cuando se necesitan velocidades ajustables como en los accionamientos individuales para maquinas-herramientas.Motores serie.En los motores serie, la armadura y los campos estn conectados en serie; por tanto, si se pasa por alto la saturacin, el flujo es proporcional a la corriente y el momento de torsin varia como el cuadrado de la corriente. Por tanto cualquier aumento de corriente producir un aumento proporcional mucho mas grande en el momento de torsin. Esto hace que el motor se adapte en particular para los trabajo de traccin, gras, malacates, montacargas y otros tipos de trabajo que requieren un elevado momento de torsin para el arranque. .MOTORES DE INDUCCION.El motor polifsico de induccin es el tipo de uso ms comn. Por lo general, consta de un estator devanado en la misma forma que el de un generador sincrnico. Si se suministra corriente bifsica a un devanado bifsico o corriente trifsica a un devanado trifsico, se produce un campo magntico rotatorio en el entrehierro. El nmero de polos que tiene este campo es el mismo que el nmero de polos de un generador sincrnico que tuviera el mismo devanado en el estator. La velocidad del campo rotatorio, ose la velocidad sincrnica es:

Donde Hay dos tipos generales de rotores. El de jaula de ardilla consiste en barras gruesas de cobre o aluminio, puestas en cortocircuito por anillos de extremo, o las barras y los anillos de extremo pueden ser una sola pieza fundida e aluminio. El rotor devanado tiene devanado polifsico del mismo nmero de polos que el estator y las terminales se sacan hasta anillos deslizantes, de modo que puede introducirse resistencia externa. Los conductores del rotor tienen que ser cortados por el campo rotatorio y por tanto el rotor no puede girar con la velocidad sincrnica porque debe de existir deslizamiento, el deslizamiento por unidad es de:

El momento de torsin es proporcional al flujo en el entre hierro y a las componentes de la corriente del rotor que estn en el espacio, en fase con l. Las corrientes del rotor tienen a retrasar las fem que las producen debido a la reactancia de dispersin del rotor. La frecuencia del rotor y por ende su reactancia son bajas cuando el motor funciona cerca de su velocidad sincrnica por lo cual hay un gran componente de la corriente del rotor que en el espacio est en fase con el flujo. Cuando hay grandes valores de deslizamiento, la frecuencia aumentada del rotor acrecienta la reactancia del rotor y con ello, el retraso de las corrientes del rotor en la relacin con sus fem; por tanto se desarrolla una considerable diferencia de fase en el espacio, entre estas corrientes y el flujo. En consecuencia, incluso con grandes valores de corriente, el momento de torsin puede ser pequeo. El momento de torsin del motor de induccin aumenta con el deslizamiento hasta que llega a un mximo llamado momento mximo de torsin (par de agarrotamiento) a partir del cual disminuye el momento de torsin. El momento mximo de torsin varia con el cuadrado del voltaje, en razn inversa ala impedancia del estator y la reactancia del rotor y es independiente de la resistencia del rotor. Los motores polifsicos de jaula de ardilla se utilizan para trabajo que se efecta con velocidad constante. Se usan mucho debido a su construccin resistente y a la ausencia de contactos elctricos movibles, lo cual lo hacen adecuados para trabajar en lugares en que hay polvos o gases inflamables.DESLIZAMIENTOS.El deslizamiento en una mquina elctrica es la diferencia relativa entre la velocidad del campo magntico (velocidad de sincronismo) y la velocidad del rotor.Las siguientes expresiones son equivalentes para hallar el deslizamiento:

Donde:s: Velocidad de deslizamiento (expresada con base por unidad o en porcentaje).: Velocidad angular de sincronismo en radianes por segundo.: Velocidad angular del rotor en radianes por segundo.: Velocidad angular sincronismo en revoluciones por minuto.: Velocidad angular del rotor en revoluciones por minuto.

El deslizamiento es especialmente til cuando analizamos el funcionamiento delMotor asncronoya que estas velocidades son distintas. Elvoltajeinducido en el bobinado rotrico de unmotor de induccindepende de la velocidad relativa delrotorcon relacin a los campos magnticos.

Es posible expresar la velocidad mecnica del eje del rotor, en trminos de lavelocidad de sincronismo(velocidad del campo magntico) y de deslizamiento.

Los motores de induccin son asncronos porque el rotor gira ms despacio que el campo magnticoestatrico(Nr). La diferencia porcentual entre estas velocidades se llama deslizamiento (S) y es una magnitud muy importante, que nos aporta informacin interesante sobre el comportamiento del motor. El deslizamiento por tanto:

donde:S: deslizamiento en %.NS: velocidad de sincronismo enrpm.Nr: velocidad del rotor enrpm.

En la Tabla 1 puedes ver losdeslizamientos nominalestpicos en funcin del nmero de polos del motor y, por supuesto a la frecuencia de 50 Hz.

Observa por ejemplo el motor de 4 polos. Su deslizamiento nominal es del 3,3 %. Cmo se interpreta? Significa que el rotor gira un 3,3 % ms despacio que el campo magntico del estator.La velocidad del rotor (Nr) y el deslizamiento (S) evolucionan al revs; amenosvelocidad,ms deslizamientoy viceversa.

El par electromagntico o par motor (M)

Para entender el funcionamiento de un motor de induccin en carga, es fundamental analizar la curva del par y la curva de intensidad. Ambas representan la evolucin del par electromagntico y de la intensidad consumida por el motor, en funcin de la velocidad de giro del rotor. Pero, qu es el par?La Dinmica es una rama de la Fsica que estudia el movimiento y sus causas. Uno de los postulados fundamentales de esta ciencia dice que las fuerzas producen traslaciones y lospares de fuerzasproducen giros; cuando coges el volante del coche y lo giras (con ambas manos) no ests aplicando una fuerza, sino un par de fuerzas (causa) que produce el giro (efecto). Los motores generan un par de fuerzas electromagnticocuyo efecto para producir el giro depende adems de la distancia entre las fuerzas, que en este caso es el dimetro del rotor. El par se designa con la letra M y se determina como:

donde:F: fuerza electromagntica ennewtons(N).d: dimetro del rotor en metros (m).M: par de fuerzas ennewtonspor metro (N*m).

FRECUENCIA DE LA CORRIENTE DEL ROTOR

MOTOR SINCRNICOLos motores sincrnicos son naturalmente motores de velocidad constante. Operan en sincronismo con la lnea de frecuencia y comnmente se los utiliza donde se necesita una velocidad constante. El motor sincrnico es un motor elctrico accionado por corriente alterna que consta de dos componentes bsicos: un estator y un rotor. Tpicamente, un capacitor conectado a una bobina del motor, es necesario para la rotacin en la direccin apropiada. (No se necesitan capacitores para los modelos UDS que utilizan una bobina simple con un diente de engranaje interno para determinar la direccin). El estator fijo exterior contiene bobinas de cobre que se suministran con una corriente alterna para producir un campo magntico giratorio. El rotor magnetizado est sujeto al eje de salida y crea una fuerza de torsin debido al campo giratorio del estator. La velocidad de un motor sincrnico se determina por el nmero de pares de polos y es una proporcin de la frecuencia de entrada (lnea). Al igual que nuestros motores paso a paso, nuestro motor sncrono puede ofrecer soluciones de movimiento tanto para aplicaciones rotacionales como para lineales.La expresin matemtica que relaciona la velocidad de la mquina con los parmetros mencionados es:n=\frac{60 \cdot f}{P} = \frac{120 \cdot f}{p}donde:f: Frecuencia de la red a la que est conectada la mquina (Hz)P: Nmero de pares de polos que tiene la mquinap: Nmero de polos que tiene la mquinan: Velocidad de sincronismo de la mquinaConceptos bsicos del Motor SincronicoEl motor sncrono de imn permanente (PM) es muy eficiente y se puede detener cuando se aplica el voltaje sin daar a la bobina del motor. Estos motores se caracterizan por su velocidad sincrnica, consumo de energa, pares de polos, fuerza de torsin de arranque y de funcionamiento.La velocidad sincrnica se define cuando el rotor bajo carga alcanza una velocidad constante y se determina por el nmero de pares de polos del motor y la frecuencia de entrada.El consumo de energa expresado en vatios es la cantidad de energa que el motor necesita bajo condiciones sin carga.Los pares de polos del rotor son el nmero de segmentos norte y sur que contiene el rotor.La fuerza de torsin de arranque es la carga que el motor es capaz de mover desde un punto muerto.La fuerza de torsin de accionamiento es la cantidad de fuerza de torsin que el motor es capaz de producir sin desprenderse del sincronismo. Pocos motores sincrnicos usan rotores con imn permanente. Por lo general tienen rotores con alambre enrollado excitado por una fuente de poder.Si un rotor girando que esta magnetizado de manera permanente en la direccin transversa esta puesto a dentro del estator, sera arrastrado por atraccin magntica a la velocidad a la que est girando el campo. Esta se llama la velocidad sincrnica y el ensamblado es un motor sincrnico. Su velocidad est exactamente sncrona con la frecuencia de lnea. Pequeos motores sincrnicos se encuentran en relojes elctricos para asegurar una medicin de tiempo precisa, pero tambin en la industria se usan los motores sncronos. En grandes motores sncronos industriales el rotor es un electroimn y esta excitado por la corriente directa Una caracterstica del motor sincrnico es que si el rotor es "sobreexcitado", esto es, si el campo magntico es superior a un cierto valor, el motor se comporta como un capacitor a travs de la lnea de poder. Esto puede ser til para la correccin del factor de fuerza en plantas industriales que usan muchos motores de induccin.

MOTOR MONOFSICO.Este tipo de motor es muy utilizado en electrodomsticos porque pueden funcionar con redes monofsicas algo que ocurre con nuestras viviendas.Los motores monofsicos de corriente alterna tienen una construccin idntica al motor trifsico de induccin, slo que tienen una gran limitacin ya que slo poseen una fase en el devanado del estator y por lo tanto el campo magntico en estos motores monofsicos no gira, sino nicamente oscila, hacindose primero ms grande y luego ms pequeo, pero mantenindose siempre en la misma direccin.Esta limitante hace que motor monofsico de induccin no tenga par de arranque propio, y si se hace girar el rotor en cualquier direccin mientras el devanado monofsico este excitado, el motor desarrollar un par en esa direccin. Motor monofsico de induccin.Su funcionamiento es el mismo que el de los motores asncronos de induccin. Dentro de este primer grupo disponemos de los siguientes motores:1. De polos auxiliares o tambin llamados de fase partida.2. Con condensador.3. Con espira en cortocircuito o tambin llamados de polos partidos. Por su velocidad de giro. Asncronos. Un motor se considera asncrono cuando la velocidad del campo magntico generado por el estator supera a la velocidad de giro del rotor. Sncronos. Un motor se considera sncrono cuando la velocidad del campo magntico del estator es igual a la velocidad de giro del rotor. Recordar que el rotor es la parte mvil del motor. Dentro de los motores sncronos, nos encontramos con una subclasificacin:- Motores sncronos trifsicos.- Motores asncronos sincronizados.- Motores con un rotor de imn permanente. Por su nmero de fases de alimentacin.- Motores monofsicos.- Motores bifsicos.- Motores trifsicos.- Motores con arranque auxiliar bobinado.- Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador. Por el tipo de rotor.- Motores de anillos rozantes.- Motores con colector.- Motores de jaula de ardilla.

Motor monofsico de colector.Son similares a los motores de corriente continua respecto a su funcionamiento. Existen dos clases de estos motores:1. Universales.2. De repulsin. Motor monofsico de condensador.Son tcnicamente mejores que los motores de fase partida. Tambin disponen de dos devanados, uno auxiliar y otro principal. Sobre el devanado auxiliar se coloca un condensador en serie, que tiene como funcin el de aumentar el par de arranque, entre 2 y 4 veces el par normal. Como se sabe, el condensador desfasa la fase afectada en 90, lo cual quiere decir, que el campo magntico generado por el devanado auxiliar se adelanta 90 respecto al campo magntico generado por el devanado principal. Gracias a esto, el factor de potencia en el momento del arranque, est prximo al 100%, pues la reactancia capacitiva del condensador (XC) anula la reactancia inductiva del bobinado (xL).Por lo dems, se consideran igual que los motores de fase partida, en cuanto a cambio de giro, etc. Lo nico importante que debemos saber, es que con un condensador en serie se mejora el arranque. Motor monofsico de fase partida.Este tipo de motor tiene dos devanados bien diferenciados, un devanado principal y otro devanado auxiliar. El devanado auxiliar es el que provoca el arranque del motor, gracias a que desfasa un flujo magntico respecto al flujo del devanado principal, de esta manera, logra tener dos fases en el momento del arranque.Al tener el devanado auxiliar la corriente desfasada respecto a la corriente principal, se genera un campo magntico que facilita el giro del rotor. Cuando la velocidad del giro del rotor acelera el par de motor aumenta. Cuando dicha velocidad est prxima al sincronismo, se logran alcanzar un par de motor tan elevado como en un motor trifsico, o casi. Cuando la velocidad alcanza un 75 % de sincronismo, el devanado auxiliar se desconecta gracias a un interruptor centrfugo que llevan incorporados estos motores de serie, lo cual hace que el motor solo funcione con el devanado principal.Este tipo de motor dispone de un rotor de jaula de ardilla como los utilizados en los motores trifsicos.El par de motor de stos motores oscila entre 1500 y 3000 r.p.m., dependiendo si el motor es de 2 4 polos, teniendo unas tensiones de 125 y 220 V. La velocidad es prcticamente constante. Para invertir el giro del motor se intercambian los cables de uno solo de los devanados (principal o auxiliar), algo que se puede realizar fcilmente en la caja de conexiones o bornes que viene de serie con el motor.El motor sncrono es mucho menos generalizado que el motor a induccin, pero se usa en unas aplicaciones especiales, que requieren una velocidad absolutamente constante o una correccin del factor de potencia. Los motores a induccin y los motores sncronos son similares en muchos aspectos pero tienen algunos detalles diferentes.

El estator del motor CA contiene un nmero de bobinas de alambre enrollado alrededor y a travs de las ranuras del estator. Siempre hay ms ranuras que bobinas y por eso las bobinas son trenzadas de manera bastante compleja. Cuando las bobinas se ponen bajo corriente, se genera un campo magntico rotativo a dentro del estator. La velocidad de rotacin depende del nmero de bobinas, o del nmero de polos. En un motor trifsico, tres bobinas formarn 2 polos magnticos debido a la accin de las corrientes que tienen una diferencia de fase de 120 grados entre ellos. Con una frecuencia de lnea de 60 Hz, y dos polos en el estator el ritmo de rotacin del campo ser de 60 por segundo o 3600 RPM. Si hay 4 polos (6 bobinas) el campo girar a 1800 RPM y etc.

BIBLIOGRAFA

HTTP://INVESTIGACION-RECONSTRUCCION-TRAFICO.BLOGSPOT.COM/2012/09/LA-POTENCIA-Y-EL-PAR-MOTOR.HTMLMARKS MANUAL DEL INGENIERO MECANICO EUGENE A. AVALLONE 9NA EDICIN. MC GRAW HILL